隐身单体复合船型载荷与运动响应的非线性时域分析

摘要

为了适应未来高科技海战的需求，现代舰船除需要满足在高海情下优良的适航性和快速性以外，隐身性也是现代舰艇追求的重要目标。对于隐身性能较好的船型，折角线可能位于水面附近，对于这类隐身船，在波浪中运动时，折角线会反复出入自由表面，考虑非线性是准确进行波浪载荷及运动预报的关键。同时，为了达到良好的隐身效果，势必要牺牲掉一些耐波性，在此类船型上加装减纵摇附体是提高隐身单体复合船型耐波性的重要措施。因此，本文的研究工作主要集中在非线性和耐波性两方面：
　　1.由于隐身船型采用内倾设计，水动力表现出明显的非线性特性，主要非线性影响因素包括瞬时湿表面的变化及自由面的非线性效应。为了研究这些非线性因素，本文在计算扰动力时采用同时考虑物面及自由面非线性的完全非线性方法，并将完全非线性时域计算结果分别与物面非线性时域结果，完全线性时域结果进行对比分析，来研究剖面内倾的非线性影响。
　　2.在给定入射波的情况下，建立全船运动方程，并将数值结果与实验结果进行对比分析，研究在势流范围内考虑完全非线性的价值和意义。
　　3.采用 Fluent求解器计算艏部半潜体的粘性水动力系数，代入到全船运动方程中，并将在势流范围内计算的运动时历和考虑粘性修正的运动时历进行对比，分析艏部半潜体对复合船型运动的影响。

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第1章 绪论

1.1 课题研究的目的及意义

1.2 隐身单体复合船型简介

1.3 船在波浪中运动的研究方法综述

1.4 隐身单体复合船型存在的缺陷及本论文解决的问题

1.5 本文主要研究内容

第2章 时域分析的基本理论及数值模型

2.1 概述

2.2 不考虑航速效应的控制方程及边界条件

2.3 考虑航速效应的控制方程及边界条件

2.4二维时域格林函数及边界积分方程的建立及求解

2.5 物体表面波动压力的计算

2.6 数值处理方法

2.7 数值算例

2.8 本章小结

第3章 非线性运动方程的建立及求解

3.1 概述

3.2 坐标系定义

3.3 入射波

3.4 耦合运动方程的建立

3.5 耦合运动方程的求解

3.6 数值算例

3.7 本章小结

第4章 艏部半潜体对载荷及运动的影响研究

4.1 概述

4.2 RANS方法的基本原理

4.3二维水动力系数的数值计算

4.4 考虑粘性效应的隐身船型的运动响应

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢